(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面及び第２の表面、前記第１及び第２の表面によって画定される内部のバルク、並びに第１の非対称区画及び第２の非対称区画を備え、
前記第１の表面が、所定のパターンで配置された第１の部分及び第２の部分を少なくとも有し、
前記第１の非対称区画は、前記第１の部分から前記内部のバルクへ延びる第１の孔を有する前記第１の部分を含み、前記第１の孔が第１の平均孔径を有し、
前記第２の非対称区画は、前記第２の部分から前記内部のバルクへ延びる第２の孔を有する前記第２の部分を含み、前記第２の孔が第２の平均孔径を有し、
前記第１の平均孔径と前記第２の平均孔径との比が、少なくとも５：１であり、
前記第１の平均孔径は、前記第１の表面から前記第２の表面へかけて減少し、
前記第２の平均孔径は、前記第１の表面から前記第２の表面へかけて減少する、非対称性微孔膜。
【請求項２】
前記第１の平均孔径と前記第２の平均孔径との比が、少なくとも２５：１である、請求項１に記載の膜。
【請求項３】
前記第１の平均孔径と前記第２の平均孔径との比が、少なくとも４０：１である、請求項１に記載の膜。
【請求項４】
前記第１の表面が、複数の前記第１の部分及び前記第２の部分を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の膜。
【請求項５】
前記第１の表面が、前記第１の部分及び前記第２の部分を含む所定のパターンを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の膜。
【請求項６】
前記第２の表面が、第３の平均孔径を有する第３の孔を含み、
前記第１の平均孔径と前記第３の平均孔径との比が、少なくとも１００：１である、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の膜。
【請求項７】
前記第２の表面が、第３の平均孔径を有する第３の孔隙率を含み、
前記第３の平均孔径が、前記第１の平均孔径の少なくとも１０分の１よりも小さい、
及び／又は前記第３の平均孔径が前記第２の平均孔径の少なくとも２分の１よりも小さい、請求項１〜５のいずれか一項に記載の膜。
【請求項８】
前記第１の表面の前記第１の部分と前記第２の表面との間の距離が、前記第１の表面の第２の部分と前記第２の表面との間の距離よりも、少なくとも１０％長い、請求項１〜７のいずれか一項に記載の膜。
【請求項９】
静菌性又は殺菌性の膜を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の膜。
【請求項１０】
正に帯電した膜を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の膜。
【請求項１１】
負に帯電した膜を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の膜。
【請求項１２】
非対称性微孔膜を作製する方法であって、
前記非対称性微孔膜が、第１の表面及び第２の表面、前記第１及び第２の表面によって画定される内部のバルク、並びに第１の非対称区画及び第２の非対称区画を備え、
前記第１の表面が、所定のパターンで配置された第１の部分及び第２の部分を少なくとも有し、
前記第１の非対称区画は、前記第１の部分から前記内部のバルクへ延びる第１の孔を有する前記第１の部分を含み、前記第１の孔が第１の平均孔径を有し、
前記第２の非対称区画は、前記第２の部分から前記内部のバルクへ延びる第２の孔を有する前記第２の部分を含み、前記第２の孔が第２の平均孔径を有する、
前記第１の平均孔径と前記第２の平均孔径との比が、少なくとも５：１であり、
前記第１の平均孔径は、前記第１の表面から前記第２の表面へかけて減少し、
前記第２の平均孔径は、前記第１の表面から前記第２の表面へかけて減少し、
前記方法が、
（ａ）前記非対称性微孔膜の所定のパターンに対して補完的な所定の形状を有する鋳型を得るステップ、
（ｂ）前記鋳型に前処理用流動体を塗布し、前処理した鋳型を準備するステップ、
（ｃ）前記前処理した鋳型にポリマー溶液をキャスティングするステップ、
（ｄ）任意選択で、前にキャスティングした溶液上に１種又は複数種のポリマー溶液をキャスティングするステップ、
（ｅ）キャスティングしたポリマー溶液を沈殿させて、膜を生成するステップ、及び
（ｆ）前記膜を、前記鋳型から分離するステップ、
を備える、方法。
【請求項１３】
非対称性微孔膜を作製する方法であって、
前記非対称性微孔膜が、第１の表面及び第２の表面、前記第１及び第２の表面によって画定される内部のバルク、並びに第１の非対称区画及び第２の非対称区画を備え、
前記第１の表面が、所定のパターンで配置された第１の部分及び第２の部分を少なくとも有し、
前記第１の非対称区画は、前記第１の部分から前記内部のバルクへ延びる第１の孔を有する前記第１の部分を含み、前記第１の孔が第１の平均孔径を有し、
前記第２の非対称区画は、前記第２の部分から前記内部のバルクへ延びる第２の孔を有する前記第２の部分を含み、前記第２の孔が第２の平均孔径を有する、
前記第１の平均孔径と前記第２の平均孔径との比が、少なくとも５：１であり、
前記第１の平均孔径は、前記第１の表面から前記第２の表面へかけて減少し、
前記第２の平均孔径は、前記第１の表面から前記第２の表面へかけて減少し、
前記方法が、
（ａ）鋳型を得るステップ、
（ｂ）前記鋳型に所定のパターンで前処理用流動体を塗布し、前記非対称性微孔膜の所定のパターンに対して補完的な所定の形状を有する前処理した鋳型を準備するステップ、
（ｃ）前記前処理した鋳型にポリマー溶液をキャスティングするステップ、
（ｄ）任意選択で、前にキャスティングした溶液上に１種又は複数種のポリマー溶液をキャスティングするステップ、
（ｅ）キャスティングしたポリマー溶液を沈殿させて、膜を生成するステップ、及び
（ｆ）前記膜を、前記鋳型から分離するステップ、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記前処理用流動体が、前記膜に少なくとも１つの機能及び／又は特性を付与するための少なくとも１種の成分を含有する、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記前処理用流動体が、前記膜に抗菌機能及び／又は電荷を付与するための少なくとも１種の成分を含有する、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
（ｇ）前記膜を浸出するステップ及び／又は
（ｈ）前記膜を乾燥させるステップ、
をさらに含む、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の膜を通過させるステップ、
を備える、流体を処理する方法。
【請求項１８】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の膜の第１の表面に対して接線方向に流体を通過させるステップ、
を備える、流体を処理する方法。
【請求項１９】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の膜の第２の表面に対して接線方向に流体を通過させるステップ、
を備える、流体を処理する方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
[0001]本特許出願は、参照により組み込まれる２０１１年１２月１３日出願の米国特許仮出願第６１／５６９，９９３号の利益を主張する。
【０００２】
［発明の背景］
[0002]対称性（等方性）及び非対称性（異方性）の多様な微孔膜が知られている。対称性膜は、膜を通して１つの表面から他方にかけて実質的に同じである孔構造（例えば平均孔径）を有する。非対称性微孔膜は、膜を通して変わる孔構造（例えば平均孔径）を有し、典型的には、膜の１つの表面から他方の表面にかけてサイズが増加する。別のタイプの非対称性膜は、膜の厚さの範囲内のある位置で減少し、反対側の表面で増加する、砂時計型に類似した孔構造を有する。
【０００３】
[0003]しかし、ある種の用途に対しては、所望の期間、所望の流束レベルを維持する膜が必要とされる。本発明の、これらの及びその他の利点は、以下に記載する説明から明らかになるであろう。
【０００４】
［発明の簡単な概要］
[0004]本発明の一実施形態は、局所的な非対称性（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ  ａｓｙｍｍｅｔｒｉｅｓ）を有する非対称性微孔膜を提供し、膜は第１の表面及び第２の表面を有し、第１の表面の一部分が第１の孔構造（平均孔径）を有し、第１の表面の別の部分が、第１の孔構造とは異なる第２の孔構造を有する。第２の表面は、第１の表面の部分の孔構造とは異なる孔構造、又は第１の表面の部分の孔構造と実質的に同じである孔構造を有し得る。
【０００５】
[0005]膜は、第１の表面と第２の表面との間に多孔質バルクを有する。本発明の実施形態によれば、第１の表面の第１の部分と第２の表面との間のバルクの厚さは、第１の表面の第２の部分と第２の表面との間のバルクの厚さとは異なる、又は第１の表面の第１の部分と第２の表面との間のバルクの厚さは、第１の表面の第２の部分と第２の表面との間のバルクの厚さと同じ、又は実質的に同じである。
【０００６】
[0006]別の実施形態において、（ａ）局所的な非対称性に対して補完的な（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）所定の形状を有する鋳型を得るステップ、（ｂ）鋳型を前処理用物質で前処理する（ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ステップ、（ｃ）前処理した鋳型にポリマー溶液を堆積させるステップ、（ｄ）任意選択で、前に堆積させたポリマー溶液上に１種又は複数のポリマー溶液を堆積させる（キャスティングする）ステップ、（ｅ）堆積させたポリマー溶液（複数可）を沈殿させるステップ、及び（ｆ）鋳型から膜を分離するステップを含む、局所的な非対称性を有する膜を作製する方法が提供される。
【０００７】
[0007]局所的な非対称性を有する膜を作製するための別の実施形態は、（ａ）鋳型を得るステップ、（ｂ）鋳型を前処理用物質で処理して、局所的な非対称性に対して補完的な所定の形状を有するキャスティング表面（ｃａｓｔｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）を形成するステップ、（ｃ）前処理した鋳型にポリマー溶液を堆積させるステップ、（ｄ）任意選択で、前に堆積させた溶液上に１種又は複数のポリマー溶液を堆積させるステップ、（ｅ）堆積させたポリマー溶液（複数可）を沈殿させるステップ、及び（ｆ）鋳型から膜を分離するステップを含む。
【０００８】
[0008]膜を作製する方法のいくつかの実施形態において、方法は、（ｇ）膜を浸出する（ｌｅａｃｈｉｎｇ）ステップ及び／又は（ｈ）膜を乾燥させるステップをさらに含む。
【０００９】
[0009]その他の実施形態において、流体を処理する方法は、膜の第１又は第２の表面に対して接線方向に（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌｌｙ）流体を通過させるステップ、膜の第１の表面から膜の第２の表面に流体を通過させるステップ、及び膜の第２の表面から膜の第１の表面に流体を通過させるステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】[0010]  膜の第１の表面の第１及び第２の部分を示し、２つの部分は異なる孔構造を有し、第１の表面の第１の部分と第２の表面との間の膜の厚さが、第１の表面の第２の部分と第２の表面との間の膜の厚さとは異なる、本発明の一実施形態による膜の断面図である。
【００１１】
【図２】[0011]  本発明の別の実施形態による、膜の上部表面の一部分の上面図である。
【００１２】
【図３】[0012]  本発明の別の実施形態による、特に上部表面を示す、膜の断面図である。
【００１３】
【図４】[0013]  膜の第１の表面の第１及び第２の部分を示し、２つの部分は異なる孔構造を有し、第１の表面の第１の部分と第２の表面との間の膜の厚さが、第１の表面の第２の部分と第２の表面との間の膜の厚さと実質的に同じである、本発明の一実施形態による膜の断面図である。
【００１４】
【図５】[0014]  本発明の別の実施形態による、特に上部表面を示す、膜の断面図である。
【００１５】
【図６】[0015]  本発明の別の実施形態による、膜の上部表面の一部分の上面図である。
【００１６】
【図７】[0016]  本発明の別の実施形態による、特に上部表面を示す、膜の断面図である。
【００１７】
【図８】[0017]  本発明の一実施形態による膜を含む様々な膜に対するＢＳＡ流束対処理量を示す図である。
【００１８】
【図９】[0018]  本発明の別の実施形態による、二重キャスト膜の断面図である。
【００１９】
［発明の詳細な説明］
[0019]有利には、局所的な非対称性を有する膜は、従来の対称性膜及び従来の非対称性膜よりも強い汚染耐性を有する。
【００２０】
[0020]本発明の一実施形態は、局所的な非対称性を有する非対称性微孔膜を提供し、膜は第１の表面及び第２の表面を有し、第１の表面の第１の部分が第１の孔構造を有し、第１の表面の第２の部分が、第１の孔構造とは異なる第２の孔構造を有する。第２の表面は、第１の表面の部分の孔構造とは異なる孔構造、又は第１の表面の一部分の孔構造と実質的に同じである孔構造を有し得る。膜は、第１の表面と第２の表面との間に多孔質バルクを有する。いくつかの実施形態において、第１の表面の第１の部分と第２の表面との間のバルクの厚さは、第１の表面の第２の部分と第２の表面との間のバルクの厚さと同じ、又は実質的に同じである。いくつかのその他の実施形態において、第１の表面の第１の部分と第２の表面との間のバルクの厚さは、第１の表面の第２の部分と第２の表面との間のバルクの厚さとは異なる。例えば、１つの実施形態において、第１の表面の第１の部分と第２の表面との間の厚さは、第１の表面の第２の部分と第２の表面との間の厚さよりも少なくとも約１０％大きく、その他の実施形態において、第１の表面の第１の部分と第２の表面との間の厚さは、第１の表面の第２の部分と第２の表面との間の厚さよりも少なくとも約１５％、又は少なくとも約３０％大きい。好ましくは、第１の表面の第１の部分と第２の表面との間の厚さが、第１の表面の第２の部分と第２の表面との間の厚さよりも大きいこれらの実施形態において、第１の表面の第１の部分と第２の表面との間の厚さは、第１の表面の第２の部分と第２の表面との間の厚さよりも約１０％〜約５０％の範囲で大きい。
【００２１】
[0021]１つの実施形態において、局所的な非対称性を有する膜が提供され、膜は、第１の表面及び第２の表面並びに第１及び第２の表面によって画定される内部のバルクを含む非対称性微孔膜を含み第１の表面が、少なくとも第１の部分及び第２の部分を有し、第１の部分が、第１の部分から内部のバルクに延びる第１の孔構造を有し、第２の部分が、第２の部分から内部のバルクに延びる第２の孔構造を有し、表面の第１の孔構造は、少なくとも約２倍、表面の第２の孔構造とは異なる。例えば、第１の孔構造と第２の孔構造との比は、約３：１〜約７５：１の範囲、又はそれ以上とすることができる。
【００２２】
[0022]本発明の別の実施形態による非対称性微孔膜は、第１の表面及び第２の表面並びに第１及び第２の表面によって画定される内部のバルクを含み、第１の表面は、少なくとも第１の部分及び第２の部分を有し、第１の部分は第１の平均孔径を含む第１の孔（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）を有し、第２の部分は、第２の平均孔径を含む第２の孔を有し、第１の平均孔径は、第２の平均孔径の少なくとも２倍よりも大きい。例えば、第１の平均孔径と第２の平均孔径との比は、約３：１〜約７５：１の範囲、又はそれ以上とすることができる。典型的に、第１の平均孔径と第２の平均孔径との比は、少なくとも約５：１であり、好ましくはその比は、少なくとも約１０：１であり、より好ましくは、その比は少なくとも約２５：１、例えば少なくとも約４０：１、又は少なくとも約５０：１、又は少なくとも約６０：１である。
【００２３】
[0023]第２の表面は、第１の表面の部分の孔構造とは異なる孔構造を有することができる、又は第２の表面は、第１の表面の一部分の孔構造と実質的に同じである孔構造を有することができる。例えば、第２の表面は、第３の平均孔径を含む第３の孔を有することができ、第３の孔は、第１の平均孔径の少なくとも約１０分の１よりも小さい、及び／又は第２の平均孔径の少なくとも約２分の１よりも小さい。典型的に、第１の表面の第２の平均孔径と第２の表面の平均孔径との比は、少なくとも約２：１であり、好ましくは第１の表面の第２の平均孔径と第２の表面の平均孔径との比は、少なくとも約２５：１であり、より好ましくは、その比は少なくとも約５０：１、例えば少なくとも約１００：１、少なくとも約１２５：１、又は少なくとも約１４０：１である。典型的に、第１の表面の第１の平均孔径と第２の表面の平均孔径との比は、少なくとも約５：１であり、好ましくは、第１の表面の第１の平均孔径と第２の表面の平均孔径との比は、少なくとも約１５：１であり、より好ましくは、その比は、少なくとも約７５：１、例えば少なくとも約１００：１、又は少なくとも約１５０：１である。いくつかの実施形態において、第１の表面の第１又は第２の部分の平均孔径と第２の表面の平均孔径との比は、例えば約５００：１以上、又は約７００：１以上、又は１０００：１以上であり、第１の表面の第１の部分の第１の平均孔径は、約２０〜約３０マイクロメートルであり、第２の表面は、絶対的にウイルスを保持する平均孔径を有する。
【００２４】
[0024]典型的に、第２の表面の平均孔径は、第２の表面にわたって実質的に同じである。しかし、いくつかの実施形態において、第２の表面は、異なる平均孔径を有する部分を有し得る。
【００２５】
[0025]実施形態の膜は、例えば抗菌機能及び／又は電荷などの少なくとも１つの所望の機能及び／又は所望の特性を有することができる。いくつかの実施形態において、膜の一部分（例えば、膜の付近及び／又は膜の１つの表面の）は、膜の残りの部分よりも所望の機能（複数可）及び／又は特性（複数可）をより高い濃度で有することができる。
【００２６】
[0026]別の実施形態において、局所的な非対称性を有する膜を作製する方法が提供され、方法は、（ａ）局所的な非対称性に対して補完的な所定の形状を有する鋳型を入手するステップ、（ｂ）鋳型に前処理用物質（好ましくは、前処理用流体）を塗布して、前処理した鋳型を準備するステップ、（ｃ）前処理した鋳型にポリマー溶液をキャスティングする（ｃａｓｔｉｎｇ）ステップ、（ｄ）任意選択で、前にキャスティングした溶液上に１種又は複数種のキャスティング溶液（ｃａｓｔｉｎｇ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）をキャスティングするステップ、（ｅ）キャスティングしたポリマー溶液（複数可）を沈殿させて、膜を生成するステップ、及び（ｆ）キャスティングしたポリマー溶液（複数可）を沈殿させることによってもたらされる膜を、鋳型から分離するステップを含む。任意選択で、方法は、（ｇ）膜を浸出するステップ及び／又は（ｈ）膜を乾燥させるステップをさらに含む。膜を浸出するステップを含めた方法のこれらの実施形態において、膜は、浸出前又は後で鋳型から分離することができる。
【００２７】
[0027]局所的な非対称性を有する膜を作製するための別の実施形態は、（ａ）鋳型を入手するステップ、（ｂ）鋳型にパターン（好ましくは所定のパターン）で前処理用物質（好ましくは、前処理用流体）を塗布して、局所的な非対称性に対して補完的な所定の形状を有する前処理した鋳型を準備するステップ、（ｃ）前処理した鋳型にポリマー溶液をキャスティングするステップ、（ｄ）前にキャスティングした溶液を上に１種又は複数種のポリマー溶液を任意選択でキャスティングするステップ、（ｅ）キャスティングしたポリマー溶液（複数可）を沈殿させて、膜を生成するステップ、及び（ｆ）キャスティングしたポリマー溶液（複数可）を沈殿させることによってもたらされる膜を、鋳型から分離するステップを含む。任意選択で、方法は、（ｇ）膜を浸出するステップ及び／又は（ｈ）膜を乾燥させるステップをさらに含む。膜を浸出するステップを含めた方法のこれらの実施形態において、膜は、浸出前又は後で鋳型から分離することができる。
【００２８】
[0028]方法のいくつかの実施形態において、前処理用物質は、膜に１つ又は複数の所望の機能及び／又は特性を付与するための少なくとも１種の成分を含有する。
【００２９】
[0029]本発明の実施形態には、膜を含むデバイス、及び例えば流体を処理するために膜を使用する方法も含まれる。
【００３０】
[0030]いくつかの実施形態において、流体を処理する方法は、膜の第１の表面に対して接線方向又は第２の表面に対して接線方向に流体を通過させるステップ、膜の第１の表面から膜の第２の表面に流体を通過させるステップ、及び膜の第２の表面から膜の第１の表面に流体を通過させるステップを含む。
【００３１】
[0031]本発明による膜は、前処理した鋳型基材（鋳型基材は、製造される膜に所望の局所的な非対称性に対して補完的な形状を有し、前処理用物質は、鋳型基材に塗布される）を１種又は複数のポリマー溶液でコーティングし、コーティングされた鋳型基材を硬化することによって作製することができ、又は前処理用物質は、鋳型基材（好ましくは、鋳型基材の表面は平面である）にパターン（例えば、所定のパターン）で塗布され、１種又は複数種のポリマー溶液でコーティングされ、コーティングされた鋳型基材は、硬化される。
【００３２】
[0032]多様な物質が鋳型基材として使用するのに適しており、例えば鋳型基材（親水性又は疎水性とすることができる）は、布地（織物又は不織の）、エンボス箔、金属スクリーン、押出しメッシュ、テクスチャード加工ゴム、エンボスポリマーフィルム及び様々なポリマー物質から作製することができる。鋳型が、１つの表面から別の表面に通過する開口を有する、特に、鋳型が、目の粗いメッシュを含む、これらの実施形態において、鋳型は、前処理用物質を塗布する前に片側を被覆、密封及び／又は封止されて、鋳型の前処理をより効果的にすることができる。
【００３３】
[0033]鋳型基材は、基材をポリマー溶液でコーティングする前に、前処理用物質で前処理される。
【００３４】
[0034]典型的に、前処理用物質は、不揮発性成分を含有し、不揮発性成分は、周囲温度及び１気圧において８０℃以上の沸点を有する。好ましくは、不揮発性成分は、周囲温度及び１気圧において、約１００℃以上の沸点を有する。いくつかの実施形態において、前処理用物質は、不揮発性成分に加えて、揮発性成分を含み、揮発成分は、周囲温度及び１気圧において、８０℃未満の沸点を有する。
【００３５】
[0035]典型的に、前処理用物質は、前処理用流体、より好ましくは前処理用液体を含み、流体又は液体は、不揮発性成分を含む。いくつかの実施形態において、前処理用物質は、ゲル、フォーム又はペーストを含み、ゲル、フォーム又はペーストは、不揮発性成分を含む。
【００３６】
[0036]前処理用物質、例えば前処理用流体は、典型的に、少なくとも１種の強溶剤（ｓｔｒｏｎｇ  ｓｏｌｖｅｎｔ）（膜を作製するのに使用されるポリマー（複数可）のための）及び／又はポリマー（複数可）のための少なくとも１種の弱溶剤（ｗｅａｋ  ｓｏｌｖｅｎｔ）及び／又はポリマー（複数可）のための少なくとも１種の非溶剤（ｎｏｎ−ｓｏｌｖｅｎｔ）（弱溶剤及び非溶剤は、「ポロゲン（ｐｏｒｏｇｅｎ）」又は「孔形成剤（ｐｏｒｅ  ｆｏｒｍｅｒ）」と称されることがある）を含む。
【００３７】
[0037]好ましくは、少なくとも１種の強溶剤、弱溶剤及び／又は非溶剤は、不揮発性成分を含む。しかし、上述の通り、前処理用物質は、不揮発性成分及び揮発性成分を含むことができ、したがって、前処理用物質は、以下のいずれかの少なくとも１種：不揮発性成分を含む、強溶剤、弱溶剤及び／又は非溶剤を含むことができ、前処理用物質は、以下のいずれかの少なくとも１種：揮発性成分を含む、強溶剤、弱溶剤及び／又は非溶剤をさらに含むことができる。
【００３８】
[0038]適した強溶剤としては、例えばジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）；Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）；Ｎ−メチルピロリドン；テトラメチル尿素；ジオキサン；コハク酸ジエチル；ジメチルスルホキシド；クロロホルム；及びテトラクロロエタン；並びにこれらの混合物が含まれる。
【００３９】
[0039]適した弱溶剤及び非溶剤としては、例えば水；様々なポリエチレングリコール（ＰＥＧ；例えば、ＰＥＧ−４００、ＰＥＧ−１０００）；様々なアルコール、とりわけ低アルコール、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アミルアルコール、ヘキサノール、ヘプタノール及びオクタノール；ヘキサン、プロパン、ニトロプロパン、ヘプタン及びオクタンなどのアルカン；並びにケトン、エーテル及びエステル、例えばアセトン、ブチルエーテル、酢酸エチル及び酢酸アミル；並びに、塩化カルシウム、塩化マグネシウム及び塩化リチウムなどの様々な塩；並びにこれらの混合物が含まれる。
【００４０】
[0040]いくつかの実施形態、詳細には前処理用物質が所定のパターンで鋳型に塗布されるこれらの実施形態において、少なくとも１種の不揮発性成分を含む前処理用物質は、少なくとも１種の揮発性成分、例えば膜調製条件下で蒸発し得る成分をさらに含む。
【００４１】
[0041]例えば、前処理用流体は、液体、ペースト又はゲルを形成するための、揮発性成分（例えばアセトン）と混合した、室温で固体の不揮発性成分（例えばＰＥＧ−１０００）を含むことができる。いくつかの実施形態において、揮発性成分（例えばアセトン）は、前処理用流体が塗布された後、前処理した鋳型がポリマー溶液でコーティングされる前に蒸発し得る（例えば、ＰＥＧ−１０００が凝固する）。
【００４２】
[0042]前処理用物質は、任意の適した濃度の強溶剤（複数可）、弱溶剤（複数可）及び／又は非溶剤（複数可）を有することができる。例示的に、いくつかの実施形態において、強溶剤及び／又は弱溶剤（複数可）の濃度が増すと、相転換プロセス（ｐｈａｓｅ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）の速度が低下して、得られた膜はより大きい孔を有するが、非溶剤（複数可）の濃度が増すと、相転換プロセスの速度が増し、得られた膜はより小さい孔を有する。
【００４３】
[0043]前処理用物質は、得られた膜に１つ又は複数の所望の機能及び／又は特性を付与するための少なくとも１つの成分、例えば以下の１つ又は複数：例えば（例えば、浸出して、孔をもたらし得る）重炭酸ナトリウムなどの固体；静菌性又は殺菌性機能などの抗菌機能を付与するための成分（例えば、銀がベースの試薬、例えば硝酸銀を含有することによって）；（例えば、細菌、哺乳類細胞、遊離核酸、タンパク質（特定のｐＨ環境下で）及びヘパリンなどの薬剤などの負電荷の標的体を吸着するための）負電荷；（例えば、タンパク質（特定のｐＨ環境下で）及びドーパミンなどの薬剤などの正電荷の標的体を吸着するための）正電荷；双性イオン；並びに混合電荷などの電荷を提供するための成分；キレート化機能（例えば重金属を吸着するために、例えば、ポリアクリル酸、ポリビニルスルホン酸及びスルホン化ポリスチレンなどのキレーティングポリマーを含有することによる）を提供するための成分；デンドリマー（例えば、血液試料からの薬物代謝産物を含めた、医薬品として活性な化合物を結合するためのポリアミドアミン（ＰＡＭＡＭ））を含有するための成分；リポソーム（例えば膜ベースの薬用皮膚パッチを提供する、例えば薬剤などの所望の物質を運搬／送達するための）を含有するための成分；並びにクロマトグラフィー吸着剤、親和性吸着剤（例えばタンパク質及び／又は内毒素などの標的を吸着するための抗体、抗体断片、酵素など）、活性吸着剤（活性炭、活性シリカ及び活性アルミナなど）などの機能性ビーズ及び／又は吸着剤を含有するための成分をさらに含むことができる。有利には、前処理用物質の一部として、成分（複数可）を含むことにより、所望の機能（複数可）及び／又は特性（複数可）は、所望であれば、膜全体にわたるよりも、膜の所望の部分及び／又は膜の側面に付与することができる。例えば、所望の機能（複数可）及び／又は特性（複数可）は、前処理用物質によって接触した膜の部分に局所化することができる、又は、例えば、前処理用物質によって接触した膜の部分は、前処理用物質に面した膜の表面のその他の部分より、高い濃度の所望の機能（複数可）又は特性（複数可）を有することができる。追加的に、例えば、キャスティング溶液は、１つ又は複数の所望の機能及び／又は特性（例えば所望の電荷）を膜に付与するために使用することができ、前処理用物質は、所望の機能及び／又は特性が、膜上で局所化することができるように、例えば帯電した膜は、局所化した様々な、上で列挙した１つ又は複数の機能又は特性（例えば、キレート化機能）などの機能及び／又は特性を含むことができるように、成分を含むことができる。
【００４４】
[0044]本発明の実施形態は、少なくとも２つの区画、及びいくつかの実施形態においては少なくとも３つの区画が異なる非対称性を有する、複数の非対称区画を有する膜を含める。例えば、第１の表面が、少なくとも第１の部分及び第２の部分を有し、第１の部分が、第１の部分から内部のバルクに延びる第１の孔構造を有し、第２の部分が、第２の部分から内部のバルクに延びる第２の孔構造を有する１つの実施形態において、第１の非対称区画（ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｓｅｃｔｉｏｎ）は、第１の部分から内部のバルクに延びる第１の孔構造を有する第１の部分を含み、第２の非対称区画は、第２の部分から内部のバルクに延びる第２の孔構造を有する第２の部分を含む。いくつかの実施形態において、第３の非対称区画は、膜の第２の表面に延びる内部のバルクの領域を含む。
【００４５】
[0045]非対称区画は、区画を通して変わる孔構造（典型的には、平均孔径）を有する。典型的には、平均孔径は、一部分又は表面から別の部分又は表面にかけてサイズが減少する（例えば、平均孔径が、上流の部分又は表面から下流の部分又は表面にかけて減少する）。しかし、その他のタイプの非対称性は、本発明の実施形態によって包含され、例えば、孔径は、非対称区画の厚さの範囲内のある位置で最小の孔径になる（例えば、非対称区画の一部分は、「砂時計タイプ」の孔構造を有し得る）。非対称区画は、任意の適した孔径の勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）又は比、例えば約３以上、又は約７以上を有し得る。この非対称性は、区画の１つの主な表面上の平均孔径とその区画のその他の主な表面の平均孔径とを比較することによって、測定することができる。
【００４６】
[0046]前処理用物質は、例えばスロットダイコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、メニスカスコーティング、プリンティングなどの多様な技術によって、基材に塗布（例えば、所定の形状を有する基材に塗布、又はパターンで基材に塗布）することができる。
【００４７】
[0047]鋳型が、本発明に従って前処理されると、以下のいずれか１つ又は複数：前処理した鋳型にポリマー溶液をキャスティングするステップ；前にキャスティングしたポリマー溶液上に１種又は複数のポリマー溶液をキャスティングするステップ；キャスティングしたポリマー溶液（複数可）を沈殿させるステップ；鋳型から膜を分離するステップ；膜を浸出するステップ；及び膜を乾燥させる又は膜を湿らせておくステップが、当技術分野で知られている通り実行することができ、適した試薬、材料及び溶液（例えば、ポリマー溶液及びキャスティング溶液）が、当技術分野で知られている通り実行することができる。
【００４８】
[0048]多様なポリマー溶液が、本発明で使用するのに適しており、当技術分野で知られている。適したポリマー溶液としては、例えば多環芳香族；スルホン（例えば、例えばポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルスルホン、ビスフェノールＡポリスルホン、ポリアリールスルホン及びポリフェニルスルホンなどの芳香族ポリスルホンを含むポリスルホン）、ポリアミド、ポリイミド、ポリビニリデンハライド（ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）を含む）、ポリプロピレン及びポリメチルペンテンなどのポリオレフィン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル（ポリアルキルアクリロニトリルを含む）、セルロースポリマー（酢酸セルロース及び硝酸セルロースなど）、フッ素ポリマー及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのポリマーを含むことができる。ポリマー溶液としては、ポリマーの混合物、例えば疎水性ポリマー（例えば、スルホンポリマー）及び親水性ポリマー（例えば、ポリビニルピロリドン）を含むことができる。
【００４９】
[0049]１種又は複数のポリマーに加えて、典型的なポリマー溶液には、少なくとも１種の溶剤を含み、少なくとも１種の非溶剤をさらに含むことができる。適した溶剤として、例えばジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）；Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）；Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）；メチルスルホキシド、テトラメチル尿素；ジオキサン；コハク酸ジエチル；ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）；クロロホルム；及びテトラクロロエタン；並びにこれらの混合物が挙げられる。適した非溶剤として、例えば水；様々なポリエチレングリコール（ＰＥＧ；例えば、ＰＥ−２００、ＰＥＧ−３００、ＰＥＧ−４００、ＰＥＧ−１０００）；様々なポリプロピレングリコール；様々なアルコール、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アミルアルコール、ヘキサノール、ヘプタノール及びオクタノール；ヘキサン、プロパン、ニトロプロパン、ヘプタン及びオクタンなどのアルカン；並びにケトン、エーテル及びエステル、例えばアセトン、ブチルエーテル、酢酸エチル及び酢酸アミル；並びに塩化カルシウム、塩化マグネシウム及び塩化リチウムなどの様々な塩；並びにこれらの混合物が含まれる。
【００５０】
[0050]所望であれば、ポリマーを含む溶剤は、例えば１種又は複数の重合開始剤（例えば、過酸化物、過硫酸アンモニウム、脂肪族アゾ化合物（例えば、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）ジヒドロクロリド（Ｖ５０））及びこれらの組合せのいずれか１種又は複数）、並びに／又は界面活性剤及び／若しくは剥離剤などの微量の材料をさらに含むことができる。
【００５１】
[0051]膜は、前処理した鋳型を覆うように相転換プロセス（ｐｈａｓｅ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）によって調製されることが好ましい。任意の特定の機構に限定することなく、キャスティングしたポリマー溶液に対する前処理用物質配置する、前処理用物質及び鋳型基材の組合せは、鋳型の表面から膜の内部に相転換プロセスを調節すると考えられる。
【００５２】
[0052]典型的に、相転換プロセスは、ポリマー溶液をキャスティング及び押出しして薄膜にして、（ａ）溶剤及び非溶剤の蒸発、（ｂ）曝露された表面上で吸収する、水蒸気などの非溶剤の蒸気への曝露、（ｃ）非溶剤の液体（例えば、水及び／又はその他の非溶剤を含有する相浸漬浴）中でクエンチすること、及び（ｄ）ポリマーの溶解性が急激に大きく減少するように、熱膜を熱クエンチすることのうちの１つ又は複数を介して、ポリマーを沈殿させるものである。相転換は、湿式法（浸漬沈殿）、蒸気誘起相分離（ＶＩＰＳ）、熱誘起相分離法（ＴＩＰＳ）、クエンチング、乾湿式キャスティング及び溶剤蒸発（乾式キャスティング）によって誘起され得る。乾式相転換は、浸漬凝固がないことによって、湿式又は乾湿式の手順とは異なる。これらの技術において、当初は均質のポリマー溶液は、異なる外部効果によって熱力学的に不安定になり、相分離を誘起し、ポリマー含有率が低い相及びポリマーの豊富な相にする。ポリマーの豊富な相は、膜のマトリックスを形成し、溶剤及び非溶剤のレベルが増加したポリマー含有率が低い相は、孔を形成する。
【００５３】
[0053]１つの例示的な技術において、ポリマー、溶剤、孔形成剤、湿潤剤及び任意選択で少量の非溶剤を含有するキャスティング溶液（ポリマー溶液）は、好ましくは高温で材料を合わせて混合することによって調製される。得られた溶液を濾過して、すべての不純物を除去する。本発明の一実施形態によれば、キャスティング溶液は、シートの形態の前処理した鋳型基材上にキャスティング又は押出される。任意選択で、１種又は複数の追加的なキャスティング溶液は、予めキャスティングした溶液（複数可）を覆うようにキャスティングされる。得られたシートを、相転換した膜として固定又はゲル化させる。固定された膜は、鋳型から分離し、浸出して、溶剤及びその他の可溶性の材料を除去することができる（別法として、固定された膜は、浸出前又は浸出中に、鋳型から取り出すことができる）。分離した膜は、乾燥させる、又は湿ったままにしておくことができる。
【００５４】
[0054]所望であれば、複合及び／又は二重キャスト膜は、本発明の実施形態によって生成することができ、１つの層又は膜は、少なくとも１つのその他の層又は膜と組み合わせた、上述の通りの一実施形態の膜を含む。二重キャスティング技術を含めた多様なキャスティング技術が、当技術分野で知られており、適している。好ましくは、２つ以上の層は、相転換前にキャスティングされる。当技術分野で知られている多様なデバイスが、キャスティングに使用することができる。適したデバイスとして、例えばスプレッド用ナイフ、ドクターブレード又はスプレー／加圧系を含む機械スプレッダーが挙げられる。延展デバイスの１つの例は、キャスティング配合物（ポリマーを含む溶液）が導入され、狭いスロットを通って加圧下で押し出され得るキャスティングチャンバーを含む押出ダイ又はスロットコーターである。
【００５５】
[0055]本発明は、本発明の１つ又は複数の膜を含むデバイス、例えばフィルターデバイス、クロマトグラフィーデバイス及び／又は膜モジュールをさらに提供する。デバイスは、任意の適した形態とすることができる。例えば、デバイスは、実質的に平面、ひだ状又はらせん状の形態の膜を含むフィルター素子を含有することができる。１つの実施形態において、素子は、中空の概して円筒状の形態を有することができる。所望であれば、デバイスは、上流及び／又は下流の支持体又は排出層と組み合わせたフィルター素子を含有することができる。デバイスは、複数の膜を含有し、例えば多層のフィルター素子、又は積層して膜クロマトグラフィーに使用するための膜モジュールなどの膜モジュールを提供することができる。フィルターカートリッジは、ハウジング及びエンドキャップを含有することによって構成され、流体シール並びに少なくとも１つの注入口及び少なくとも１つの排出口を備える。デバイスは、クロスフロー又は接線流モード並びにデッドエンドモードで操作するために構成することができる。したがって、処理される流体は、例えば膜の表面に対して接線方向に通過することができる（例えば、流体の少なくとも１つの成分及び／又は部分は膜を通過し、流体の少なくとも１つのその他の成分及び／又は部分は、膜の上流の表面に対して接線方向に通過する）、又は流体が膜を通過するように、膜の表面に対して垂直に通過する。第１又は第２の表面のいずれかは、濾過モードのいずれかで操作する際に、処理される流体に面した上流の表面、即ち第１の表面とすることができる。
【００５６】
[0056]本発明の実施形態による膜は、例えば、除菌用途、電子工業用の流体の濾過、製薬工業用の流体の濾過、食品飲料工業用の流体の濾過、清澄、抗体及び／若しくはタンパク質を含有する流体の濾過、並びに／又は細胞培養液の濾過を含めた、多様な用途で使用することができる。
【００５７】
[0057]以下の実施例は、本発明をさらに例示するが、もちろん、決してその範囲を限定すると解釈されるべきではない。これらの実施例は、局所的な非対称性を有する膜が、所望の局所的な非対称性に対して補完的な所定の形状を有する又は有さない多様な鋳型基材を使用して作製できることを示し、鋳型は、前処理した鋳型を覆うようにポリマー溶液をキャスティングする前に前処理用物質で前処理される。
【００５８】
[0058]実施例１〜７及び９〜１３のそれぞれにおいて、ポリマー溶液は一度キャスティングされる。
【００５９】
［実施例１］
[0059]この実施例は、所定の形状を有する鋳型基材を使用して、本発明の一実施形態による２つの膜の作製を示す。
【００６０】
[0060］基材は、エンボスポリプロピレン（ＢＰ１００Ｐ、５．０ミル；Ｂｌｏｏｍｅｒ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．、Ｂｌｏｏｍｅｒ、ＷＩ）であり、ＰＥＧ−４００（室温で液体、２５℃での粘度＝９０ｃＰ；沸点２５０℃）で処理して、前処理した鋳型を準備する。米国特許第４，９６４，９９０号に一般的に記載されているポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）を含有するポリマー溶液を、前処理した鋳型上にキャスティングし、ポリマーを、蒸気誘起相分離によって沈殿させる。ポリマー溶液温度及びキャスティング温度は３７℃であり、気流速度は、３００リニアフィート／分であり、気温は２４℃であり、相対湿度は７５％である。形成時間は約１０分である。膜を浸出して鋳型から分離し、乾燥させる。
【００６１】
[0061]図１は、膜の第１の表面の第１及び第２の部分を示す断面図を示す走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、二つの部分は異なる孔構造を有し、第１の表面は、鋳型の所定の形状に対して補完的な局所的な非対称性を有し、ＳＥＭは、膜の第２の表面も示す。
【００６２】
[0062]図２は、第１の表面の第１及び第２の部分を示す、膜の上面図を示すＳＥＭであり、第１の表面は、鋳型の所定の形状に対して補完的な局所的な非対称性を有する。
【００６３】
[0063]第１の表面の第１の部分の孔の平均孔径（ＳＥＭ写真によって確定した、膜形成中に前処理した基材と接触する膜の部分）は、約２０μｍ（第１の平均孔径）であり、第１の表面の第２の部分の孔の平均孔径（ＳＥＭ写真によって確定した、膜形成中に前処理した基材と接触しない膜の部分）は、約０．５μｍ（第２の平均孔径）であり、その比は４０：１になる。
【００６４】
[0064]ＳＥＭ写真によって確定した第２の表面の孔の平均孔径は、第１の表面の第１の部分と対向する第２の表面の部分と、第１の表面の第２の部分と対向する第２の表面の部分との両方で、約０．２μｍ（第３の平均孔径）である。第１の表面の第１の部分の孔の平均孔径と第２の表面の孔の平均孔径との比は、１００：１であり、第１の表面の第２の部分の孔の平均孔径と第２の表面の孔の平均孔径との比は、２．５：１である。
【００６５】
[0065]第１の表面の第１の部分と第２の表面との間の厚さは、第１の表面の第２の部分と第２の表面との間の厚さよりも約２０％大きい。
【００６６】
［実施例２］
[0066]この実施例は、所定の形状を有する別の鋳型基材を使用して、本発明の一実施形態による膜の作製を示す。
【００６７】
[0067]基材は、平方インチ当たり１，６００の隆起領域のパターンを有する織布（Ｓａａｔｉｆｉｌ  １０５／５２；ＳａａｔｉＴｅｃｈ、Ｓｈａｗｎｅｅ、ＫＳ）であり、ＰＥＧ−４００で処理して、前処理した鋳型を準備する。ＰＥＳを含有するポリマー溶液を、前処理した鋳型上にキャスティングし、ポリマーを、蒸気誘起相分離によって沈殿させる。膜を浸出して鋳型から分離し、乾燥させる。
【００６８】
[0068]図３は、第１の表面の第１及び第２の部分を示す断面図を示す走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、２つの部分は異なる孔構造を有し、第１の表面は、鋳型の所定の形状に対して補完的な局所的な非対称性を有する。
【００６９】
［実施例３］
[0069]この実施例は、前処理用物質で前処理されて所定の形状を含むキャスティング表面を与える別の鋳型基材（平坦な基材）を使用して、本発明の一実施形態による膜の作製を示す。
【００７０】
[0070]基材は、平坦なステンレス鋼である。アセトンと混合したＰＥＧ−１０００（２５℃以下で固体であり、５０％水溶液の粘度＝２０ｃｐ）を含有するペーストを、所定のパターンでステンレス鋼上にプリントして、前処理した鋳型を準備する。ＰＥＳを含有するポリマー溶液を、前処理した鋳型上にキャスティングし、ポリマーを、蒸気誘起相分離によって沈殿させる。膜を浸出して鋳型から分離し、乾燥させる。
【００７１】
[0071]図４は、第１の表面の第１及び第２の部分を示す断面図を示す走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、２つの部分は異なる孔構造を有し、第１の表面は、本質的に平坦である。
【００７２】
[0072]ＳＥＭ写真によって確定した、第１の表面の第１の部分の孔の平均孔径は、約５μｍであり、ＳＥＭ写真によって確定した、第１の表面の第２の部分の孔の平均孔径は、約０．５μｍであり、１０：１の比を与える。
【００７３】
[0073]ＳＥＭ写真によって確定した、第２の表面の孔の平均孔径は、第１の表面の第１の部分と対向する第２の表面の部分と、第１の表面の第２の部分と対向する第２の表面の部分との両方で、約０．２μｍである。第１の表面の第１の部分の孔と第２の表面の孔の平均孔径との比は、２５：１であり、第１の表面の第２の部分の孔と第２の表面の孔の平均孔径との比は、２．５：１である。
【００７４】
［実施例４］
[0074]この実施例は、所定の形状を有する別の鋳型基材を使用して、本発明の一実施形態による膜の作製を示す。
【００７５】
[0075]基材は、実施例１に記載のエンボスポリプロピレンであり、プロパノールで処理して、前処理した鋳型を準備する。セルロースを含有するポリマー溶液を、前処理した鋳型上にキャスティングし、ポリマーを、溶剤蒸発によって沈殿させる。膜を浸出し、鋳型から分離して、乾燥させる。
【００７６】
[0076]図５は、第１の表面の第１及び第２の部分を示す断面図を示す走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、２つの部分は異なる孔構造を有し、第１の表面は、鋳型の所定の形状に対して補完的な局所的な非対称性を有する。
【００７７】
[0077]ＳＥＭ写真によって確定した、第１の表面の第１の部分の孔の平均孔径は、約５μｍであり、ＳＥＭ写真によって確定した、第１の表面の第２の部分の孔の平均孔径は、約０．５μｍであり、１０：１の比を与える。
【００７８】
[0078]ＳＥＭ写真によって確定した、第２の表面の孔の平均孔径は、第１の表面の第１の部分と対向する第２の表面の部分と、第１の表面の第２の部分と対向する第２の表面の部分との両方で、約０．２μｍである。第１の表面の第１の部分の孔と第２の表面の孔の平均孔径との比は、２５：１であり、第１の表面の第２の部分の孔と第２の表面の孔の平均孔径との比は、２．５：１である。
【００７９】
［実施例５］
[0079]この実施例は、所定の形状を有する別の鋳型基材を使用して、本発明の一実施形態による膜の作製を示す。
【００８０】
[0080]基材は、実施例１に記載のエンボスポリプロピレンであり、ＤＭＡＣで処理して、前処理した鋳型を準備する。ＰＶＤＦを含有するポリマー溶液を、前処理した鋳型上にキャスティングし、ポリマーを、クエンチング（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）によって沈殿させる。膜を浸出して鋳型から分離し、乾燥させる。
【００８１】
[0081]図６は、第１の表面の第１及び第２の部分を示す上面図を示す走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、第１の表面は、鋳型の所定の形状に対して補完的な局所的な非対称性を有する。
【００８２】
[0082]ＳＥＭ写真によって確定した、第１の表面の第１の部分の孔の平均孔径は、約５μｍであり、ＳＥＭ写真によって確定した、第１の表面の第２の部分の孔の平均孔径は、約０．５μｍであり、１０：１の比を与える。
【００８３】
[0083]ＳＥＭ写真によって確定した、第２の表面の孔の平均孔径は、第１の表面の第１の部分と対向する第２の表面の部分と、第１の表面の第２の部分と対向する第２の表面の部分との両方で、約０．２μｍである。第１の表面の第１の部分の孔の平均孔径（第１の平均孔径）と第２の表面の孔の平均孔径との比は、約２５：１であり、第１の表面の第２の部分の孔の平均孔径（第２の平均孔径）と第２の表面の孔の平均孔径との比は、２．５：１である。
【００８４】
［実施例６］
[0084]この実施例は、所定の形状を有する別の鋳型基材を使用して、本発明の一実施形態による膜の作製を示す。
【００８５】
[0085]基材は、実施例２に記載の織布であり、ＤＭＦ（沸点１５３℃）で処理して、前処理した鋳型を準備する。ＰＥＳを含有するポリマー溶液を、前処理した鋳型上にキャスティングし、ポリマーを、蒸気誘起相分離によって沈殿させる。膜を浸出して鋳型から分離し、乾燥させる。
【００８６】
[0086]図７は、第１の表面の第１及び第２の部分を示す断面図を示す走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、第１の表面は、鋳型の所定の形状に対して補完的な局所的な非対称性を有する。
【００８７】
［実施例７］
[0087]この実施例は、従来の非対称性膜と比較して、本発明の実施形態による膜を使用して改善された処理量／減少した汚染を示す。結果を図８に示す。
【００８８】
[0088]膜を、実施例１に記載したとおり製造する（図８では記号「四角形」で表される）。膜は、厚さ８ミルであり、７０ｐｓｉの泡立ち点及び３７ｍｌ／分の水流量を有する。
【００８９】
[0089]追加的に、３つの膜を得る：孔径が０．２μｍの、ポリエーテルスルホンの対称性膜、厚さ６．５ミル、泡立ち点６３ｐｓｉ、水流量２５ｍｌ／分（スーポア（ＳＵＰＯＲ）（登録商標）２００ＷＥ４；Ｐａｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｅａｓｔ  Ｈｉｌｌｓ、ＮＹ）（図８では、記号「−」で表される）；同様に、２つのポリエーテルスルホンの非対称な孔径の膜：厚さ８．４ミル、泡立ち点６５ｐｓｉ、水流量４９ｍｌ／分の非対称性膜（スーポア（登録商標）ｍａｃｈＶ  Ｃ２００；Ｐａｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｅａｓｔ  Ｈｉｌｌｓ、ＮＹ）（図８では、記号「三角形」で表される）；及び厚さ４．７ミル、泡立ち点６８ｐｓｉ、水流量３７ｍｌ／分の非対称性膜（ＢＴＳ−５５；Ｐａｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｅａｓｔ  Ｈｉｌｌｓ、ＮＹ）（図８では、記号「丸」で表される）。
【００９０】
[0090]４つの膜のそれぞれを、４７ｍｍのディスク型ステンレス鋼ハウジング中の孔径が０．２μｍの、ポリエーテルスルホンの対称性膜（スーポア（登録商標）２００ＷＥ４；Ｐａｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｅａｓｔ  Ｈｉｌｌｓ、ＮＹ）の上部に配置する。
【００９１】
[0091]５％のウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）溶液を、脱イオン水で調製し、室温で終夜撹拌し、孔径が０．２μｍの膜で濾過して、１８時間撹拌した。
【００９２】
[0092]脱イオン水処理量に続いてＢＳＡ処理量をもたらすことを含めて、製造者の取扱説明書に従って操作したサイログ（ＳｃｉＬｏｇ）（登録商標）アキュテック（ＡＣＣＵＴｅｃ）（商標）Ｓｙｓｔｅｍを用いて、ＢＳＡを、ハウジング中で膜を通過させた。
【００９３】
[0093]時間、採集した多量の濾液並びに水及びＢＳＡの流量からの圧力を含めた生データを、流束対時間、処理量対時間及び流束対処理量などの図面を作るために使用する。Ｖｍａｘを、流束の低下が、最初の５つの処理量対時間データポイントの平均から８０％未満となった際に、処理量対時間のグラフの最後の５つの処理量のデータポイントの平均を取ることによって計算する。流束の低下を、流束対処理量のグラフ中の最初の５つの流速のデータポイント及び最後の５つのデータポイントの平均の間の差として計算する。
【００９４】
[0094]図８に示す通り、本発明の一実施形態による膜は、その他の膜と比較してより高い流束及び処理量を示す。
【００９５】
［実施例８］
[0095]この実施例は、本発明の一実施形態による二重キャスト膜を示す。
【００９６】
[0096]基材は、（実施例１に記載の）エンボスポリプロピレンであり、ＰＥＧ−４００で処理して、前処理した鋳型を準備する。ＰＥＳを含有する第１のポリマー溶液（ＰＥＳ固形分が１０％未満）を、前処理した鋳型上にキャスティングし、ＰＥＳを含有する第２のポリマー溶液（ＰＥＳ固形分が１０％より大きい）を、第１のポリマー溶液上にキャスティングする。溶液を、水分誘起相分離によって沈殿させる。膜を浸出して鋳型から分離し、乾燥させる。
【００９７】
[0097]図９は、第１の層の第１の表面の第１及び第２の部分を示す二重層膜の断面図の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、２つの部分は異なる孔構造を有し、第１の表面が鋳型の所定の形状に対して補完的な局所的な非対称性を有し、第２の層も示す。
【００９８】
［実施例９］
[0098]この実施例は、本発明の一実施形態による膜が銀を含有でき、静菌性又は殺菌性の膜を提供することを示す。
【００９９】
[0099]基材は、（実施例１に記載の）エンボスポリプロピレンであり、銀粉（５％、１〜３μｍ）を添加したＰＥＧ−４００及びＮＭＰ（ＰＥＧ：ＮＭＰは１：１）を含有する溶液で処理して、前処理した鋳型を準備する。ＰＥＳを含有するポリマー溶液を、前処理した鋳型上にキャスティングし、ポリマーを沈殿させる。膜を浸出し、鋳型から分離して、乾燥させる。
【０１００】
[00100]エネルギー分散Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を実行して、銀が基材の所定の形状に対して補完的な局所的な非対称性を有する膜の表面に存在し、膜のその他の表面よりも高い濃度で存在することを示す。
【０１０１】
［実施例１０］
[00101]この実施例は、銀を含有する本発明の一実施形態による膜が、殺菌性の膜を実現することを示す。
【０１０２】
[00102]基材は、エンボスポリプロピレン（ＣＨ２００ＣＮ、３．４ミル；Ｂｌｏｏｍｅｒ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．、Ｂｌｏｏｍｅｒ、ＷＩ）であり、銀粉（５％、０．５〜１μｍ）を添加したＰＥＧ−４００及びＮＭＰ（ＰＥＧ：ＮＭＰは１：１）を含有する溶液で処理して、前処理した鋳型を準備する。ＰＥＳを含有するポリマー溶液を、前処理した鋳型上にキャスティングし、ポリマーを沈殿させる。膜を浸出し、鋳型から分離して、乾燥させる。膜の孔径は、０．２μｍである。
【０１０３】
[00103]エネルギー分散Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を実行して、銀が、基材の所定の形状に対して補完的な局所的な非対称性を有する膜の表面に存在し、膜のその他の表面でよりも高い濃度で存在することを示す。
【０１０４】
[00104]微生物回復試験（ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｔｅｓｔ）を、市販の孔径０．４５の混合セルロース膜、上で考察した通りの膜、及びこの実施例で一般的に記載した通りに作製した対照膜を使用して、チャレンジ菌（ｃｈａｌｌｅｎｇｅ  ｏｒｇａｎｉｓｍ）を用いて実行し、基材は、ＰＥＧ−４００及びＮＭＰを含有するが、銀粉は含有しない溶液で処理する。
【０１０５】
[00105]結果は、混合セルロース膜は、明確なコロニーの増殖を可能にし、対照膜は、表面にわたって均一なコロニーの増殖を可能にし、銀を含有する膜は、いかなるコロニーの増殖もさせないことを示す。
【０１０６】
［実施例１１］
[00106]この実施例は、本発明の一実施形態による膜が、例えば流体中の負に帯電した物質を除去するのに使用する正電荷を含有し得ることを示す。
【０１０７】
[00107]基材は、（実施例１に記載の）エンボスポリプロピレンであり、以下の通りに調製した溶液で処理する：１．０ｇのガフカット（Ｇａｆｑｕａｔ）（登録商標）−７５５Ｎ（ＣＡＳ：５３６３３−５４−８）を、５．０ｇの脱イオン水に溶解する。０．８ｇのＰＥＩ−７５０（ＣＡＳ：９００２−９８−６）を、３０．０ｇのＮＭＰ（ＣＡＳ：８７４−５０−２）に溶解する。２つの溶液を合わせて混合し、０．４ｇのヘロキシ−６７（ＣＡＳ：２４２５−７９−８）を添加する。基材を、得られた溶液で処理して、前処理した鋳型を準備する。ＰＥＳを含有するポリマー溶液を、前処理した鋳型上にキャスティングし、ポリマーを沈殿させる。膜を浸出し、鋳型から分離して、乾燥させる。
【０１０８】
[00108]膜を、負に帯電した染料溶液（メタニルイエロー染料、脱イオン水中１０ｐｐｍ）中に１５分間浸す。デジタル顕微鏡写真は、その染料が、基材の所定の形状に対して補完的な局所的な非対称性を有する膜の表面に存在し、膜のその他の表面でよりも高い濃度で存在することを示す。
【０１０９】
［実施例１２］
[00109]この実施例は、本発明の一実施形態による膜が、例えば流体中の負電荷の物質を除去するのに使用する正電荷を含有し得ることを示す。
【０１１０】
[00110]基材は、（実施例１０に記載の）エンボスポリプロピレンであり、実施例１１に記載の通りに調製した溶液で処理する。基材を、得られた溶液で処理する。
【０１１１】
[00111]ＰＥＳを含有するポリマー溶液を、前処理した鋳型上にキャスティングし、ポリマーを沈殿させる。膜を浸出し、鋳型から分離して、乾燥させる。膜の孔径は、０．２μｍである。
【０１１２】
[00112]膜を、負電荷の染料溶液（メタニルイエロー染料、脱イオン水中１０ｐｐｍ）中に６０分間浸す。膜を、脱イオン水及びメタノール（水：エタノールは４０：６０）の溶液で浸出し、続いて脱イオン水で浸出し、乾燥させる。
【０１１３】
[00113]デジタル顕微鏡写真は、染料が、基材の所定の形状に対して補完的な局所的な非対称性を有する膜の表面に存在し、膜のその他の表面でよりも高い濃度で存在することを示す。
【０１１４】
[00114]追加的に、対照の膜及び正電荷を有する膜のＦＴＩＲ分析は、対照の膜が陽イオンの機能性に欠けていること、及び正電荷を有する膜が陽イオンの機能性を有することを示す。
【０１１５】
［実施例１３］
[00115]この実施例は、本発明の一実施形態による膜が、例えば流体中の正電荷の物質を除去するのに使用する負電荷を含有し得ることを示す。
【０１１６】
[00116]基材は、（実施例１０に記載の）エンボスポリプロピレンであり、以下の通りに調製した溶液で処理する：６％の溶液を形成する、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ヒドロキシプロピルアクリレート、Ｎ−（イソブトキシメチル）アクリルアミド、２，３−ジブロモプロパノール、過硫酸アンモニウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、及びデキストラン、脱イオン水、並びにメタノールを、６：１の比でＮＭＰ（ＣＡＳ：８７４−５０−２）と合わせる。基材を、得られた溶液で処理する。
【０１１７】
[00117]ＰＥＳを含有するポリマー溶液を、前処理した鋳型上にキャスティングし、ポリマーを沈殿させる。膜を浸出し、鋳型から分離して、乾燥させる。膜の孔径は、０．２μｍである。
【０１１８】
[00118]膜を、負電荷の染料溶液（メチレンブルー、脱イオン水中１０ｐｐｍ）中に６０分間浸す。膜を、脱イオン水及びメタノール（水：エタノールは４０：６０）の溶液で浸出し、続いて脱イオン水で浸出し、乾燥させる。
【０１１９】
[00119]デジタル顕微鏡写真は、染料が、基材の所定の形状に対して補完的な局所的な非対称性を有する膜の表面に存在し、膜のその他の表面でよりも高い濃度で存在することを示す。
【０１２０】
[00120]本明細書中で引用する刊行物、特許出願及び特許を含めたすべての文献は、各文献を個々に具体的に示し参照によって組み込むこと、また、その全体を本明細書で述べることと同じ程度で、参照によって本明細書に組み込む。
【０１２１】
[00121]本発明の記載に関する（とりわけ以下の特許請求の範囲に関する）用語「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」並びに類似の指示語の使用は、本明細書に別段の指示がない限り又は文脈による明らかな反論がない限り、単数及び複数の両方を包含すると解釈されるべきである。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」は、別段の記載がない限り、制限のない（即ち、「含むがこれらに限定されない」を意味する）用語として解釈されるべきである。本明細書の値の範囲の列挙は、本明細書に別段の指示がない限りその範囲内にある別々の値を個々に参照する簡易な方法としての役割を果たすことを単に意図し、別々の値のそれぞれは、本明細書で個々に列挙したように、明細書中に組み込まれる。本明細書に記載したすべての方法は、本明細書に別段の指示がない限り又は文脈による明らかな反論がない限り、任意の適した順序で実施することができる。本明細書で提供した任意の及びすべての実施例、又は例示的な言語（例えば「など（ｓｕｃｈ  ａｓ）」）の使用は、単に本発明をより明らかにすることを意図し、別段の主張がない限り、本発明の範囲を限定するものではない。明細書中のどの用語も、請求されていないいかなる要素を本発明の実施に不可欠なものとして示されると解釈されるべきではない。
【０１２２】
[00122]本発明の好ましい実施形態は、本発明を実行するために、本発明者らに知られている最良の形態を含めて、本明細書に記載される。これらの好ましい実施形態の変形は、先述の記載を読めば、当業者に明らかになり得る。本発明者らは、当業者がこのような変形を適切に使用することを期待し、本発明者らは、本発明が本明細書に具体的に記載した通りに行われることを意図する。したがって、この発明は、適用される法律によって許可される本明細書に添付の特許請求の範囲に列挙した主題のすべての改変及び等価物を含む。さらに、そのすべての可能な変形における上述の要素の任意の組合せは、本明細書に別段の指示がない限り又は文脈による明らかな反論がない限り、本発明によって包含される。
【図８】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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